中国第一台光量子计算机揭秘

       第一台光量子计算机由中国科技大学、中国科学院-阿里巴巴量子计算实验室、浙江大学、中国科学院院物理所等单位协同完成研发，是货真价实的“中国造”。

       这几年，中国科技树长势喜人，今天科技界又迎来了一个振奋人心的消息：世界上第一台超越早期经典计算机的光量子计算机在中国诞生！

       这标志着，我国的量子计算机研究领域已迈入世界一流水平行列。

       量子计算机是指利用量子相干叠加原理，理论上具有超快的并行计算和模拟能力的计算机。如果将传统计算机比作自行车，量子计算机就好比飞机。

       量子计算利用量子相干叠加原理，在原理上具有超快的并行计算和模拟能力，计算能力随可操纵的粒子数呈指数增长，可为经典计算机无法解决的大规模计算难题提供有效解决方案。

举个例子，使用亿亿次的“天河二号”超级计算机求解一个亿亿亿变量的方程组，所需时间为100年，而使用一台万亿次的量子计算机求解同一个方程组，仅需0.01秒。

据中科院院士潘建伟介绍，中国2016年就首次实现了10光量子纠缠操纵，随后在此基础上利用自主发展的综合性能国际最优的量子点单光子源，通过电控可编程的光量子线路，构建了针对多光子“玻色取样”任务的光量子计算原型机，速度比之前国际同行所有类似实验快了至少2.4万倍。

       “按照目前的估计，大家应该在非常近的未来，也许是5年，也许是10年，能够实现40个比特左右的量子纠缠，在这个基础上，就可以来计算一些特殊的问题。”潘建伟院士说。

       对比经典算法，这台光量子计算原型机比人类首台电子管计算机(ENIAC)和首台晶体管计算机(TRADIC)运行速度提高10-100倍。这也是世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机。

       预计到2017年底，研究团队将进一步实现对大约20个光量子比特的操纵。

       另外，在超导体系，中国也打破了由美国(Google/NASA/加州大学圣塔芭芭拉分校)保持的9个量子比特操纵记录，自主研发了10比特超导量子线路样品。

       这成功实现了目前世界上最大数目的超导量子比特的多体纯纠缠，并通过层析测量方法完整地刻画了10比特量子态，还在超导量子处理器上实现了快速求解线性方程组的量子算法。

       在此前关于中国这台光量子计算机的介绍中，阿里巴巴的名字并未出现，但其实阿里在这方面的贡献是相当大的。

       两年前，阿里巴巴就与中科院合作成立了亚洲首个量子计算实验室，开展在量子信息科学领域的前瞻性研究，探索超越经典计算机的下一代超快计算技术。

       双方很快就取得了优异的成绩，将量子计算从学术带到了现实世界。

       今年3月的深圳云栖大会上，阿里云公布了全球首个云上量子加密通讯案例，通过建立多个量子安全传输域，为客户提供无条件安全数据传输服务。

       不久前马云还宣布启动阿里巴巴的“NASA计划”，并称现在研究的目标是为了解决10年、20年后的困难，而量子计算就是阿里巴巴解决20年后计算资源稀缺的秘密武器。

       预计到2025年，量子计算机将达到当今世界最快超级计算机的水平，可解决一些目前无法克服的重大科技难题。

    屏可以分隔室内室外。过去的院子或天井中，为避免从门外直接望见厅室，必置一屏，上面有书有画，既起分隔作用，又是艺术点缀，而且可以挡风。而空间上还是流通的，如今称为“流动空间”。小时候厅上来了客人，就躲在屏后望一下。旧社会男女有别，双方不能见面，只得借助屏风了，古代的画中常见室内置屏，它与帷幕起着同一作用。在古时皇家的宫廷中，屏就用得更普遍了。

    ①苏州园林里都有假山和池沼。假山的堆叠，可以说是一项艺术而不仅是技术。或者是重峦叠嶂，或者是几座小山配合着竹子花木，全在乎设计者和匠师们生平多阅历，胸中有丘壑，才能使游览者攀登的时候忘却苏州城市，只觉得身在山间。至于池沼，大多引用活水。有些园林池沼宽敞，就把池沼作为全园的中心，其他景物配合着布置。水面假如成河道模样，往往安排桥梁。假如安排两座以上的桥梁，那就一座一个样，决不雷同。池沼或河道的边沿很少砌齐整的石岸，总是高低屈曲任其自然。还在那儿布置几块玲珑的石头，或者种些花草：这也是为了取得从各个角度看都成一幅画的效果。池沼里养着金鱼或各色鲤鱼，夏秋季节荷花或睡莲开放，游览者看“鱼戏莲叶间”，又是入画的一景。

    ②苏州园林栽种和修剪树木也着眼在画意。高树与低树俯仰生姿。落叶树与常绿树相间，花时不同的多种花树相间，这就一年四季不感到寂寞。没有修剪得像宝塔那样的松柏，没有阅兵式似的道旁树：因为依据中国画的审美观点看，这是不足取的。有几个园里有古老的藤萝，盘曲嶙峋的枝干就是一幅好画。开花的时候满眼的珠光宝气，使游览者感到无限的繁华和欢悦，可是没法说出来。

蜜蜂与排雷

    有些动物天赋的生理机制和特殊本领，可利用来造福人类。

    科学家发现，经过特殊训练的蜜蜂可以在污染控制和环境监测上大显身手。美国蒙大拿大学研究人员还发现，蜜蜂在寻找地雷以及其他爆炸物方面同样具有非凡的能力。与警犬相比，蜜蜂除了容易训练且工作起来更吃苦耐劳外，在寻找“猎物”（各类爆炸物品）的准确方面也显得高出一筹。

    目前世界各地约有1.1亿颗地雷等待排除，每年约有2.6万人因触雷而死或致残。小小蜜蜂可以为搜寻这些重大隐患开辟新路并作出贡献。

    为什么蜜蜂能有这种本领？因为蜜蜂在长期生存竞争中形成的嗅觉异常敏锐，可以识别出狗无法分辨的许多种细微气味，加之这种昆虫经常是群体出动，因此在搜索同样面积的情况下，它们的工作远远比狗更有效。科学研究表明，这些“排雷蜜蜂”只需要接触短短几天训练，就可以适应搜索地雷的要求。

人体器官有可能自愈吗

    ①自愈，顾名思义是自己愈合之意。自愈能力是人体修复自身缺损、维持生命健康的能力。有些自愈能力是人体原本就具有的，依靠遗传而获得。而科学家所要追求的是，在人体器官出现病变时，以科学手段遏制病变，使器官自己恢复到正常状态。

    ②美国科学家在实验室中的小白鼠身上发现了一种可快速修复组织的特殊基因。就因为携带了这一基因，本来会长出肿瘤的小白鼠摆脱了“宿命”，不仅没有患上癌症，反而生长迅速，体格健壮。这一发现令科学家们大为振奋。在此之前，这种特殊的基因被认为通常只能在发育的胚胎中起作用，在成年生物体中则会丧失活性。

    ③“激活”衰老的细胞，重启它们的生长机能，这样的研究并非刚刚出现。在此之前，这个领域最重大的突破就是培育出诱导多功能干细胞。但新发现的这种特殊基因则更加强大，它在成年生物体中也能增强组织的修复能力。如果把生病的人体比作一台感染病毒的电脑，诱导多功能干细胞所起的作用就像磁盘格式化，即将所有的数据全部清空，一切从生命最初发育的阶段开始；而新发现的这种特殊基因则像杀毒软件，清除病毒但不丢失已有数据，保持电脑的健康运行。这就是说，已经成年的生物体，也能以此来修复自身组织器官的损伤。

    ④这种特殊的基因是如何发挥作用的呢？我们的身体是通过基因调节来认知自己正处于哪个生长阶段的，这种特殊基因类似于一个调节器，它可以让体内的基因误以为机体正处于更年轻的状态，从而使衰老或病变的组织器官的生长机能再次被激活，完成自身修复。

    ⑤除此之外，科学家还从人体神经系统调节方面进行了器官自愈的研究。他们研制出了一种微型植入器，把它植入人体，让它来监控并促进器官自愈。

    ⑥人体的各个器官都不是各自孤立的，而是在神经系统的调节控制下，相互作用，密切配合，从而使人体成为一个统一的有机体，实现正常的生命活动。微型植入器正是利用了这一原理，在被植入人体后，它会监控人体器官的健康状况，一旦探测到一个器官受到病毒感染、出现损伤或者变得衰弱时，它便刺激神经系统，通过人体的神经系统调节使这个器官自己恢复健康，再度正常工作。

    ⑦虽然这一研究目前还处在实验阶段，但展现了诱人的前景。许多难以治疗的疾病可以通过神经系统调节得到更有效的治疗，微型植入器或许能从根本上改变医生诊断治疗的方式，取代对药物治疗的依赖。

    ⑧科学发现让前景乐观起来，然而，要让神奇的科学之光照进现实，道路还很漫长。但这些都不会阻碍科学前进的脚步，相信不久的将来，人体器官自愈将不只是个梦想。

（作者：胡宇齐，有删改）